DE1667242C3 - Device for contacting a gas with a liquid - Google Patents

Device for contacting a gas with a liquid

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Pierre Joseph Caluire Rhone Frechet
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Description

zögert und in seinem Wirkungsgrad verschlechtert wird.hesitates and deteriorates in its efficiency.

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Kontaktieren eines Gases mit einer im Kreislauf geführten Flüssigkeit der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das obere abgebogene Ende des Steigrohres und das oben ebenfalls horizontal abgebogene Ende des Fallrohres tangential in die zylindrische Trennkammer münden und daß das U-förmig verbundene Steig- und Fallrohr und aeren abgebogene, obere Enden den gleichen Querschnitt besitzen.The task is with a device for contacting a gas with a circulated Liquid of the type described at the outset is solved according to the invention in that the upper bent Tangential end of the riser pipe and the horizontally bent end of the downpipe at the top open into the cylindrical separation chamber and that the U-shaped connected riser and downpipe and the bent upper ends have the same cross-section.

Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik wird bewußt eine hohe Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in dem Steigrohr erzeugt, wobei festgestellt wird, daß sich dabei eine feine Dispersion der Gasblasen in der Flüssigkeit ergibt, ohne daß ein verteiltes Einleiten des Gases durch mehrere feine Düsen oder ein Verwirbeln des Gase., und der Flüssigkeit durch ein Rührwerk erforderlich sind. Diese hohe Strömungsgeschwindigkeit, die in dem verwendeten engen Steigrohr bei hohem Gasdurchsatz ohne jede weiteren Hilfsmittel erreicht wird, ergibt zwar eine feine Verteilung des Gases in der Flüssigkeit, verkürzt aber die Aufenthaltsdauer des Gases in der Flüssigkeit erheblich. Dieser Nachteil wird aber durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgeglichen, in der die Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit umgewälzt wird, wobei eine sehr gute Trennung von Gas und Flüssigkeit durch die Zentrifugalwirkung in der Trennkammer erreicht wird. Es können also eine größere Zahl von Umläufen der Flüssigkeit in kurzer Zeit durchgeführt werden, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung verbessert wird. Insbesondere sind die äußeren Abmessungen der Vorrichtung im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen klein, und es wi'd auch bei hohem Gasdurchsatz nur eine im Verhältnis zum Stand der Technik sehr geringe Flüssigkeitsmenge benötigt. Schließlich verhindert die hohe Strömungsgeschwindigkeit und die Turbulenz der Flüssigkeit in der Vorrichtung die Ablagerung von Feststoffen, die sich bei den bekannten Vorrichtungen nachteilig auswirken konnte.In contrast to the known prior art, a high flow velocity is deliberately used of the liquid in the riser, which is found to result in a fine dispersion of the Gas bubbles in the liquid results without a distributed introduction of the gas through several fine nozzles or a swirling of the gas., and the liquid are required by an agitator. This high flow rate that is used in the narrow riser pipe is achieved with a high gas throughput without any further aids, results a fine distribution of the gas in the liquid, but shortens the residence time of the gas in the Liquid considerably. However, this disadvantage is compensated for by the device according to the invention, in which the liquid is circulated at high speed, with a very good separation of Gas and liquid is reached by the centrifugal action in the separation chamber. So there can be a larger number of circulations of the liquid can be carried out in a short time, which increases the economy the device is improved. In particular, the external dimensions of the device In contrast to the known devices, it is small, and even with a high gas throughput there is only one Requires a very small amount of liquid compared to the prior art. Finally prevented the high flow velocity and the turbulence of the liquid in the device cause the deposit of solids, which could have a detrimental effect on the known devices.

Enthält die Flüssigkeit einen Feststoff, so kann es erwünscht sein, aus der Trennkammer die klare Flüssigkeit abzuziehen, wozu vorteilhafterweise unmittelbar unter der zylindrischen Trennkammer ein Gefäß zum Dekantieren der Feststoff-Flüssigkeitssuspension mit einem vom Boden der Trennkammer ausgehenden Verbindungsstutzen und einer Rückführleitung für den Feststoff zu dem U-förmigen Verbindur.gsrohr für das Steig- und Fallrohr angeordnet ist. Zweckmäßigerweise ist in dem Dekantiergefäß ein konisch geformtes Gitter mit der Spitze nach oben angebracht, wobei der Verbindungsstutzen unterhalb der Konusspitze mündet.If the liquid contains a solid, it may be desirable to remove the clear liquid from the separation chamber deduct, including a vessel immediately below the cylindrical separation chamber for decanting the solid-liquid suspension with an emanating from the bottom of the separation chamber Connection piece and a return line for the solids to the U-shaped connecting pipe is arranged for the riser and downcomer. Appropriately there is a in the decanter conical shaped grille attached with the tip upwards, with the connecting piece underneath the cone tip opens.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.In the following the invention on the basis of embodiments with reference to the Drawing explained in more detail.

F i g. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung;F i g. 1 shows schematically a device according to the invention;

F i g. 2 zeigt einen Horizontalschnitt entlang der Linie a-a durch die Trennkammer der Vorrichtung;F i g. 2 shows a horizontal section along the line aa through the separation chamber of the device;

F i g. 3 zeigt die Vorrichtung in Verbindung mit einem Kreis zur Behandlung der abgetrennten Gase;F i g. 3 shows the device in connection with a circuit for treating the separated gases;

F i g. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Dekantiergefäß für Feststoff und Flüssigkeit: F i g. 4 shows a device according to the invention with a decanter for solid and liquid:

F i g. 5 gibt im Detail ein Feststoff-Flüssigkeitsdekantiergefäß wieder;F i g. Figure 5 details a solid-liquid decanter again;

Fig.6 stellt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung dar, die zwei Steig- und Fallrohre besitzt;
F i g. 7 zeigt einen Querschnitt durch diese Vorrichtung. Fig. 6 shows a device according to the invention having two riser and downcomers;
F i g. 7 shows a cross section through this device.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besitzt ein senkrechtes zylindrisches Steigrohr 1, das durch ein horizontal abgebogenes oberes Ende 3 tangential inThe device shown in Fig. 1 has a vertical cylindrical riser pipe 1, which by a horizontally bent upper end 3 tangential in

ίο eine Trennkammer 4 mündet, die durch einen senkrechten Zylinder mit größerem Durchmesser als das Rohr 1 gebildet wird. Die Trennkammer weist einen Abzug 5 zur Absaugung des Gases oder der Dämpfe auf. Tangential von der Trennkammer an einer Stelleίο a separation chamber 4 opens through a vertical Cylinder with a larger diameter than the tube 1 is formed. The separation chamber has a Deduction 5 to extract the gas or vapors. Tangential to the separation chamber at one point

unterhalb der Stelle des Eintritts des Rohres 3 führt das obere horizontal abgebogene Ende 6 eines senkrechten Fallrohres 8 weg, das mit dem Rohr 1 durch einen Krümmer 9 in Verbindung steht. Die Anordnung der Rohre 1 und 8 und des Krümmers 9 bildetbelow the point of entry of the tube 3 leads the upper horizontally bent end 6 of a vertical one Downpipe 8 away, which is connected to the pipe 1 through a bend 9. The order the tubes 1 and 8 and the elbow 9 forms

so ein U. Das Rohr 1 besitzt an seinem unteren Ende einen Gaseinlaß 10. Die Rohre 1 und 8 können, wie dargestellt, einen zweifachen Mantel 11 und 12 aufweisen, der die Zirkulation eines Mediums zur Erwärmung oder zur Kühlung gestattet. Ein Flüssig-such a U. The tube 1 has at its lower end a gas inlet 10. The tubes 1 and 8 can, as shown, have a double jacket 11 and 12, which allows the circulation of a medium for heating or cooling. A liquid

keitseinlaß 13 ist entweder an dem Rohr 8 (wie in der Figur dargestellt) oder an der Trennkammer 4 angeschlossen.Keitseinlaß 13 is either on the pipe 8 (as shown in the figure) or on the separation chamber 4 connected.

Im allgemeinen soll die Höhe des Steigrohres 1 über zwei Meter, vorzugsweise zwischen 5 und 15 Meter, liegen, und sein Durchmesser soll 50 mm oder größer sein. Das Fallrohr 8 hat den gleichen Durchmesser wie das Rohr 1, so daß die Energieverluste in der Anordnung Steigrohr-Fallrohr-Krümmer 9 minimal sind.In general, the height of the riser pipe 1 should be more than two meters, preferably between 5 and 15 Meter, and its diameter should be 50 mm or greater. The downpipe 8 has the same diameter like the pipe 1, so that the energy losses in the riser-downpipe-bend 9 arrangement are minimal are.

Die Rohre 1 und 8 können senkrecht oder leicht schräg angeordnet sein, vorzugsweise so, daß ihre Achsen nach unten konvergieren. Die Krümmungsradien des Krümmers 9 und der abgebogenen Enden 3 und 6 sind so berechnet, daß die Energieverlusts des in dem Kreislauf zirkulierenden Mediums so gering wie möglich sind.The tubes 1 and 8 can be arranged vertically or slightly inclined, preferably so that their Axes converge downwards. The radii of curvature of the bend 9 and the bent ends 3 and 6 are calculated so that the energy loss of the medium circulating in the circuit is so small as possible.

Die oberen Enden 3 und 6 sind horizontal angeordnet. Das Ende 3 mündet in die Gas-Flüssigkeitstrennkammer, an einer Stelle, deren Höhe gegenüber dem Boden dieser Trennkammer von mehreren Faktoren abhängt (Durchmesser der Trennkammer, Menge der eingeleiteten Flüssigkeit, Gasdurchsatz). Das Ende 6 mündet unten in die Trennkammer. Die Lage der Eintritts- und AustrittsstellenThe upper ends 3 and 6 are arranged horizontally. The end 3 opens into the gas-liquid separation chamber, at a point, the height of which in relation to the bottom of this separation chamber depends on several factors (diameter of the separation chamber, Amount of liquid introduced, gas throughput). The end 6 opens into the separating chamber at the bottom. The location of the entry and exit points

der Rohrenden 3 und 6 auf dem Umfang der Trennkammer ist nicht kritisch, vorausgesetzt, daß die Richtung der Flüssigkeitsbewegung in dem Rohrende 6 gleich der der Flüssigkeitsbewegung in der Trennkammer ist. Vorzugsweise liegen die Eintritts- und Austrittsstellen der Enden 3 undÄ auf der gleichen Mantellinie des Zylinders der Trennkammer. Dieser besitzt vorzugsweise einen größeren Durchmesser Is die Rohre. Wegen der Geschwindigkeit, die die Gas-Flüssigkeitsdispersion bei ihrem Eintritt in die Trennkammer besitzt, wird die Trennung von Gas und Flüssigkeit infolge des Zentrifugalkraft wirksam durchgeführt.of the pipe ends 3 and 6 on the circumference of the separation chamber is not critical, vo r exposed, that the direction of fluid movement in the tube end 6 is equal to the fluid movement in the separation chamber. The entry and exit points of the ends 3 and A are preferably on the same surface line of the cylinder of the separating chamber. This preferably has a larger diameter Is the tubes. Because of the velocity that the gas-liquid dispersion has when it enters the separation chamber, the separation of gas and liquid due to centrifugal force is carried out efficiently.

In F i g. 1 wird das Gas durch einen Einlaß 10 eingeleitet. Dieser Einlaß kann in üblicher Weise ausgebildet sein; es genügt jedoch ein einfaches Rohr, das in der Achse des Steigrohres angeordnet ist. Sein Durchmesser kann relativ groß sein, damit ein Verstopfen vermieden wird. Der Einlaß 10 ist mit einerIn Fig. 1 the gas is introduced through an inlet 10. This inlet can be designed in the usual way being; however, a simple pipe which is arranged in the axis of the riser pipe is sufficient. His Diameter can be relatively large to avoid clogging. The inlet 10 is with a

Gaszufuhr verbunden, wobei das Gas unter AtmosphärendrucJt oder unter Unterdruck eingeleitet werden kann. Der Durchsatz der Gaszufuhr in die Vorrichtung kann in ziemlich weiten Grenzen variieren, wobei stets esn sehr guter Kontakt zwischen Gas und Flüssigkeit sichergestellt wird. Jedoch kann zwischen zwei Hauptbetriebsarten unterschieden werden.Gas supply connected, the gas under atmospheric pressure or can be initiated under negative pressure. The flow rate of the gas supply into the device can vary within fairly wide limits, there is always very good contact between gas and Liquid is ensured. However, a distinction can be made between two main operating modes.

Für einen Gasdurchsatz zwischen 0,1 und 10 m'1 pro Sekunde und m2 der Querschnittsfläche des Steigrohres 1 erhält man eine feine und gleichmäßige Dispersion des Gases in der Flüssigkeit.For a gas throughput between 0.1 and 10 m -1 per second and m 2 of the cross-sectional area of the riser pipe 1, a fine and uniform dispersion of the gas in the liquid is obtained.

Für einen Gasdurchsatz über 10 m3 pro Sekunde und m2 der Querschnittsfläche des Steigrohres ergibt sich eine ringförmige Strömung der Flüssigkeit an den Wänden, die einen hervorragenden Kontakt zwischen Gas und Flüssigkeit aufrechterhält und gute Wärmeübergangskoeffizienten mit sich bringt.For a gas throughput of more than 10 m 3 per second and m 2 of the cross-sectional area of the riser pipe, there is an annular flow of the liquid on the walls, which maintains excellent contact between gas and liquid and brings with it good heat transfer coefficients.

Der Flüssigkeitseinlaß 13 kann an einem beliebigen Punkt der Trenrikammer oder des Fallrohres angeordnet sein. Der Durchsatz der zugeführten Flüssigkeit ist nicht kritisch. Der Gasabzug 5 kann mit einer beliebigen Einrichtung zur Behandlung der von der flüssigen Phase getrennten Gase verbunden sein. Um die Dispersion im Steigrohr 1 herzustellen, wird durch den Einlaß 10 ein Überschuß an Gas eingeleitet. In der Gas-Flüssigfceitstrennkanimer wird die Gasphase abgetrennt, die unter Umständen ein Gas enthält, das sich während des Kontaktierens des Gases mit der Flüssigkeit gebildet hat. Während dieser Trennung können Dämpfe und unter Umständen auch Tröpfchen von der abgetrennten Gasphase mitgerissen weiden. Der Gasüberschuß kann diese verschiedenen Bestandteile mitführen, so daß sie gegebenenfalls vor der Rückführung in die Vorrichtung freigesetzt werden müssen.The liquid inlet 13 can be at any Be arranged point of the separation chamber or the downpipe. The throughput of the supplied liquid is not critical. The gas vent 5 can be used with any device for the treatment of the liquid phase be connected to separate gases. In order to produce the dispersion in the riser pipe 1, an excess of gas is introduced through the inlet 10. In the gas-liquid separator, the Separated gas phase, which may contain a gas that is during the contacting of the gas formed with the liquid. During this separation, vapors and under certain circumstances droplets are also entrained by the separated gas phase. The excess gas can have these various Carry out components so that they can be returned to the device if necessary must be released.

Fig. 3 zeigt eine: Vorrichtung, in der die durch den Abzug 5 abströmenden Gase in einen Kondensator 14 strömen, in welchem man die im Steigrohr gebildeten Dämpfe abtrennt. Das erhaltene Kondensat kann in der Vorrichtung durch eine nicht gezeigte Einrichtung wieder in Umlauf gesetzt werden. Das überschüssige Gas strömt daraufhin durch eine Leitungsanordnung, die ein Ausblassystem 15 aufweist, in einen Kompressor 16, worauf es bei 10 nach der Zufuhr einer bestimmten Gasmenge durch die Leitung 17 zur Kompensation des während des Kontakts zwischen Gas und Flüssigkeit verbrauchten Gases wieder in Umlauf gesetzt wird.Fig. 3 shows a device in which the gases flowing out through the vent 5 into a condenser 14 flow, in which one separates the vapors formed in the riser pipe. The condensate obtained can be put into circulation again in the device by a device not shown. The Excess gas then flows through a line arrangement which has an exhaust system 15, in a compressor 16, whereupon it at 10 after the supply of a certain amount of gas through the line 17 to compensate for the gas consumed during the contact between gas and liquid is put back into circulation.

Falls sich während des Kontaktierens von Gas und Flüssigkeit ein flüssiges Produkt bildet, kann es notwendig sein, einen Teil der entgasten Reaktionsmasse abzuziehen. Dieses Abziehen kann an irgendeinem beliebigen Punkt des Kreislaufs der entgasten Flüssigkeit vorgenommen werden. Die abgezogene Flüssigkeit wird in der Vorrichtung durch ein äquivalentes Volumen einer Reaktionsflüssigkeit ersetzt, so daß ein konstantes Volumen der Reaktionsflüssigkeit aufrechterhalten wird, da sie an einer Stelle zugeführt wird, die stromab von der Abzugsstelle der entgasten Flüssigkeit liegt.If a liquid product forms when the gas and liquid come into contact, it may be necessary be to withdraw part of the degassed reaction mass. This peeling can be done at either any point in the degassed liquid cycle. The withdrawn Liquid is replaced in the device by an equivalent volume of a reaction liquid, so that a constant volume of the reaction liquid is maintained because it is supplied at one point which is located downstream of the outlet point of the degassed liquid.

Wenn der Kontakt zwischen Gas und Flüssigkeil unter Anwesenheit eines Feststoffes in Suspension (z. B. ein Katalysator) in der flüssigen Phase stattfindet, kann es vorteilhaft sein, die klare Flüssigkeit abzuziehen und den Feststoff in der Vorrichtung zu lassen. In diesem Fall isi die Verwendung eines Dekantiergefäßes 18 \orteilhaft. das direkt unter der Trennkammer angeordnet ist, wie es in den Fig. 4 und 5 wiedergegeben wird. Die Feststoff-Flüssigkeitssuspension, deren Gasphase in der Trennkammer 4 abgetrennt wurde, tritt in das Dekantiergefäß 18, das den Boden der Trennkammer bildet. Das Dekantiergefäß 18 besteht aus einem Zylinder 19, der in einem Konus 20 endigt. Eine Leitung .21 dient zum kontinuierlichen Rückleiten des konzentrierten Feststoffbreis in die flüssige Phase stromauf von dem Gaseinlaß. Die von dem Feststoff freie FlüssigkeitWhen the contact between gas and liquid wedge in the presence of a solid in suspension (e.g. a catalyst) takes place in the liquid phase, it can be advantageous to draw off the clear liquid and leaving the solid in the device. In this case a decanter is used 18 \ advantageous. which is arranged directly under the separation chamber, as shown in FIG. 4 and 5 is reproduced. The solid-liquid suspension, its gas phase in the separation chamber 4 was separated, enters the decanter 18, which forms the bottom of the separation chamber. The decanter 18 consists of a cylinder 19 which ends in a cone 20. A line .21 is used for the continuous return of the concentrated solids slurry into the liquid phase upstream of the Gas inlet. The liquid free from the solid

ίο fließt durch eine Leitung 22 ab, die mit einem Topf 23 verbunden ist, der einen Überlauf 24 aufweist, durch den die klare Flüssigkeit kontinuierlich abfließen kann, wobei das Niveau in der gesamten Vorrichtung durch kontinuierliche Zufuhr eines äquivalenten Volumens der Reaktionsflüssigkeit konstant gehalten wird. Der Durchsatz in der Leitung 21 wird durch ein Ventil 25 reguliert, so daß der Flüssigkeits-Feststoffbrei eine geeignete Konzentration beibehält. ίο flows through a line 22 from that with a pot 23 is connected, which has an overflow 24 through which the clear liquid flow off continuously can, with the level in the entire device by continuous supply of an equivalent Volume of the reaction liquid is kept constant. The throughput in line 21 becomes regulated by a valve 25 so that the liquid-solid slurry maintains an appropriate concentration.

ao F i g. 5 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Dekantiergefäßes. Um zu verhindern, daß sich einerseits die schnelle Bewegung der Feststoffmasse und der Flüssigkeit in das Dekantiergefäß 18 ausbreiten und daß andererseits das Gas nicht inao F i g. 5 shows a particularly advantageous embodiment of the decanter. To prevent on the one hand the rapid movement of the solid mass and spread the liquid into the decanter 18 and that, on the other hand, the gas is not in

as dieses eindringt, ist eine Abtrennung zwischen den zwei Zonen notwendig, jedoch sollte sie keinerlei Ablagerung des Feststoffs verursachen. Dies wird durch den Boden 26 zwischen der Trennkammer 4 und dem Dekantiergefäß 18 erreicht, wobei die Zi; kulation zwischen der Trennkammer und dem D kantiergefäß durch einen Verbindungsstutzen 27 her gestellt ist, dessen Durchmesser so berechnet ist. daß insbesondere die Geschwindigkeit der Flüssigken z.B. auf einen Wert unter 10cm pro Sekunde redu-As this penetrates, there is a separation between the two zones are necessary, but they should not cause any sedimentation of the solid. this will reached through the bottom 26 between the separation chamber 4 and the decanter 18, the Zi; kulation between the separation chamber and the D kantiergefäß through a connecting piece 27 her is set, the diameter of which is calculated. that especially the speed of the fluids e.g. to a value below 10cm per second

ziert wird. Dieser Stutzen setzt sich im Innern ues Dekantiergefäßes durch eine Röhre 28 fort, deren Durchmesser kleiner ist als der von 27. Ein Gitter 29 mit großen Maschen in der Form eines nach oben gerichteten Konus ist im Innern des Dekanticrgefä-is adorned. This nozzle continues inside ues decanter through a tube 28, the Diameter is smaller than that of 27. A grid 29 with large meshes in the shape of an upward directed cone is inside the decanter

Geh angeordnet, um die Wirbel zu schwächen b?w. zu zerkleinern, die durch den Zulauf des Flüssickcits-Feststoffbreis erzeugt werden. Die verschiedenen. oben beschriebenen Dekantiersysteme können von dsr Trennkammer getrennt sein und mit ihr durch eine Anzapfleitung für die Feslstoff-Flüssigkeitssuspension verbunden sein.Go arranged to weaken the vertebrae b? W. to comminute by the inflow of the liquid citric solid pulp be generated. The different. decanting systems described above can be from The separation chamber be separated and with it by a tap line for the solid liquid suspension be connected.

Wie in F i g. 6 dargestellt ist, kann die Vorrichtung in gleicher Weise zwei Steigrohre 1 und 1 ο und zwei Fallrohre 8 und 8« aufweisen, wobei jedes einen doppelten Mantel für die Zirkulation eines Mediums besitzt. Die F i g. 7, die einen Schnitt entlang der Linie a-a der in F i g. 6 dargestellten Vorrichtung zeigt, gibt die Stellung der Rohre 1. 1 a, 8 und 8 ο und die Bewegung der Flüssigkeit in der Trcnnkanimcr wieder. As in Fig. 6, the device can in the same way have two riser pipes 1 and 10 and two down pipes 8 and 8 ', each having a double jacket for the circulation of a medium. The F i g. 7, which shows a section along the line aa of the FIG. 6 shows the position of the tubes 1. 1 a, 8 and 8 o and the movement of the liquid in the doorway.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist sowohl fiii chemische Reaktionen zwischen Gasen und Flüssigkeiten, wobei Feststoffe vorhanden sind oder nicht, als auch für rein physikalische Vorgänge, wie ditThe device according to the invention is both fiii chemical reactions between gases and liquids, with or without solids, as well as for purely physical processes such as dit

Verdampfung einer Flüssigkeit durch einen Gasstrom oder die Absorption eines Gases durch eine Flüssigkeit, geeignet. Durch die erfindungsgemäßt Vorrichtung wird eine Dispersion eines Gases in dei Flüssigkeit in der Form von kleinen Blasen erhalten Die erhaltene Dispersion ist stabil und homogen iihei die ganze Höhe des Steigrohres. Sie besitzt eine vergrößerte Kontaktfläche zwischen den Phasen, wa: den Stoffaustausch zwischen den Phasen und denEvaporation of a liquid by a gas stream or the absorption of a gas by a Liquid, suitable. By the invention Device will obtain a dispersion of a gas in the liquid in the form of small bubbles The dispersion obtained is stable and homogeneous the entire height of the riser pipe. She has an enlarged Contact area between the phases, wa: the exchange of substances between the phases and the

Wärmeaustausch mit der Umgebung begünstigt. Da die Dispersion der Gasphase allein durch die Turbulenz des Flüssigkeitsstromes erzeugt wird, kann außerdem eine Flüssigkeitszusammensetzung mit niedrigerem Siedepunkt als die Flüssigkeit in der Vorrichtung direkt in die Vorrichtung, z. B. durch den Gaseinlaß 10 eingespritzt werden. Die zugeführte Zusammensetzung verdampft daraufhin in der Vorrichtung, wobei sie eine feine Dispersion von Dämpfen erzeugt, was den mechanischen Antrieb der Flüssigkeil ergibt.Heat exchange with the environment is favored. Because the dispersion of the gas phase is caused by the turbulence alone of the liquid flow is generated, a liquid composition with lower Boiling point than the liquid in the device directly into the device, e.g. B. by the Gas inlet 10 are injected. The supplied composition then evaporates in the device, whereby it creates a fine dispersion of vapors, which is the mechanical drive of the liquid wedge results.

Die verschiedenen Vorteile der eifindungsgemäßen Vorrichtung werden weiter aus den folgenden Beispielen deutlich.The various advantages of the inventive Apparatus will be further clear from the following examples.

Beispiel ΪExample Ϊ

Man verwendet, die in Fi g. 4 dargestellte Vorrichtung. Diese Vorrichtung umfaßt ein Steigrohr von 100 mm Durchmesser und 10 m Höhe, eine Trennkammer von 600 mm Durchmesser und 1,5 m Höhe ac und ein Fallrohr von 100 mm Durchmesser und 9.7 m Höhe. Am unteren Ende des Steigrohres wird durch ein Rohr von 20 mm Durchmesser Luft zugeleitet. Die Vorrichtung enthält Wasser bei einer Temperatur von 200C. Das Flüssigkeitsvolumen in der Vorrichtung beträgt 300 Liter.One uses the in Fi g. 4 shown device. This device comprises a riser pipe 100 mm in diameter and 10 m high, a separation chamber 600 mm in diameter and 1.5 m high ac and a downpipe 100 mm in diameter and 9.7 m high. At the lower end of the riser pipe, air is fed in through a pipe 20 mm in diameter. The device contains water at a temperature of 20 ° C. The liquid volume in the device is 300 liters.

Die zugeführte Luftmenge beträgt 50 nWh, gemessen unter normalen Bedingungen. Der Durchsatz der zirkulierenden Flüssigkeit beträgt 76 m3/h, d. h. 2,7 m3 pro Sekunde und pro m2 der Querschnittsfläche des Steigrohres. Es ergibt sich eine feine und gleichmäßige Dispersion des Gases in der Flüssigkeit. Irgendeine Mitnahme der Flüssigkeit durch das Gas im obersten Teil der Trennkammer kann nicht festgestellt werden.The amount of air supplied is 50 nWh, measured under normal conditions. The throughput of the circulating liquid is 76 m 3 / h, ie 2.7 m 3 per second and per m 2 of the cross-sectional area of the riser pipe. The result is a fine and uniform dispersion of the gas in the liquid. Any entrainment of the liquid by the gas in the uppermost part of the separation chamber cannot be detected.

Beispiel 2Example 2

Man arbeitet mit der in F i g. 6 dargestellten Vorrichtung. Sie umfaßt zwei Steigrohre von 100 mm Durchmesser und 10 m Höhe, eine Trennkammer von 600 mm Durchmesser und 1,5 m Höhe und zwei Fallrohre von 100 mm Durchmesser und 9,4 m Höhe. An diese Vorrichtung ist unter der Trennkammer ein Dekantiergefäß, wie es in F i g. 5 dargestellt ist, angeschlossen. Der Durchmesser des Dekantiergefäßes ist 360 mm. Der zylindrische Teil ist 285 mm hoch. Der untere Konus besitzt einen Scheitelwinkel von 20°. Er ist an seinem Bodenteil durch eine Rückführlcitung (mit 21 in Fig. 5 bezeichnet) von 30 mm Durchmesser verlängert, die an den Krümmer 9 eines der beiden Steigrohre angeschlossen ist, wie es in F i g. 4 dargestellt ist.One works with the one shown in FIG. 6 shown device. It includes two risers of 100 mm Diameter and 10 m high, a separation chamber 600 mm in diameter and 1.5 m high and two Downpipes with a diameter of 100 mm and a height of 9.4 m. This device is under the separation chamber a decanter as shown in FIG. 5 is shown connected. The diameter of the decanter is 360 mm. The cylindrical part is 285 mm high. The lower cone has an apex angle of 20 °. It is connected to its bottom part by a return line (denoted by 21 in FIG. 5) 30 mm in diameter, which is connected to the elbow 9 of one of the two riser pipes, as shown in FIG. 4 is shown.

Der Verbindungsstulzen (in F i g. 5 mit 27 bezeichnet), der die Trennkammer mit dem Dekantiergefäß verbindet, besitzt einen Durchmesser von 76 mm und in seinem zylindrischen Teil eine Länge von 275 mm. Er ist nach unten durch ein Rohr 28 von 36 mm Durchmesser und 400 mm Länge fortgesetzt. Ein großmaschiges Metallgitter 29 ist in der Form eines Konus mit einem Scheitelwinkel von 30° angeordnet, wie in F i g. 5 gezeigt. Im oberen Teil des Dekantiergefäßes ermöglicht ein Rohr 22 von 30 mm Durchmesser das Abziehen von klarer Flüssigkeit.The connecting piece (denoted by 27 in FIG. 5), which connects the separating chamber with the decanting vessel connects, has a diameter of 76 mm and a length of 275 mm in its cylindrical part. It is continued downward by a tube 28 of 36 mm in diameter and 400 mm in length. A large-meshed metal grid 29 is arranged in the shape of a cone with an apex angle of 30 °, as in Fig. 5 shown. In the upper part of the decanter allows a tube 22 of 30 mm Diameter pulling off clear liquid.

Diese Vorrichtung ist mit 560 Liter einer Suspension eines fein verteilten Feststoffes in Wasser gefüllt, dessen Sedimentationsgeschwindigkeit in Wasser 0.6 mm pro Sekunde ist. Die Konzentration des Feststoffes in der Suspension beträgt 7 Gewichtsprozent. This device is filled with 560 liters of a suspension of a finely divided solid in water, whose sedimentation speed in water is 0.6 mm per second. The concentration of the Solids in the suspension is 7 percent by weight.

Am unteren Ende der Steigrohre wird in die Vorrichtung Luft mit einem Durchsatz von 28,5 ms/h durch eine Druckluftpumpe eingeleitet, und in den oberen Teil eines der Fallrohre werden 200 Liter Wasser pro Stunde zugeführt. Oben am Dekantiergefäß wird das gleiche Wasservolumen abgezogen. Daraufhin kann man feststellen:At the lower end of the riser pipes, air is introduced into the device with a throughput of 28.5 m s / h by a compressed air pump, and 200 liters of water per hour are fed into the upper part of one of the down pipes. The same volume of water is drawn off at the top of the decanter. You can then determine:

1. daß der Flüssigkeitsdurchsatz in den Fallrohren 74 m3/h pro Rohr beträgt,1. that the liquid throughput in the downpipes is 74 m 3 / h per pipe,

2. daß das Gas fein verteilt ist,2. that the gas is finely divided,

3. daß keinerlei Feststoffablagerung in der Vorrichtung vorhanden ist, und3. that no solid deposits whatsoever in the device exists, and

4. daß die Feststoffkonzentration in der klarer Flüssigkeit, die vom Dekantiergefäß abfließt unter 0,1 %> liegt.4. That the solids concentration in the clear liquid draining from the decanter is below 0.1%>.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 409629/(5For this purpose 2 sheets of drawings 409629 / (5

Claims (3)

1 2 r-öglichst lange und innige Kontaktierung erforder- Patentansprüche: Hch ist, da die gewünschte chemische Reaktion bzw der Stoffaustausch sehr langsam verläuft.Long and intimate contacting as long as possible is required: It is important that the desired chemical reaction or the exchange of substances takes place very slowly. 1. Vorrichtung zum Kontaktieren eines Gases Zur Herstellung eines solchen langandauernden mit einer im Kreislauf geführten Flüssigkeit, die 5 möglichst innigen Kontaktes zwischen Gas und Flüsgegebenenfalls einen Feststoff enthält, mit einem sigkeit sind bisher zwei Möglichkeiten bekannt. Die in senkrechter Richtung verlaufenden Steigrohr eine Möglichkeit besteht darin, das Gas möglichst für die Flüssigkeit, dessen oberes, abgebogenes feinverteilt in die Flüssigkeit einzubringen, um die Ende horizontal in eine mit einem Gasabzug ver- Berührungsoberfläche zwischen Gas und Flüssigkeil sehene Trennkammer mündet und dessen unte- io möglichst groß zu machen. Dazu wird das Gas durch res, einen Gaseinlaß aufweisendes Ende U-förmig viele feine Düsen verteilt in die Flüssigkeit eingeleitet, mit einem in senkrechter Richtung verlaufenden, oder es wird durch ein Schaufelrührwerk möglichst in die Trennkammer mündenden Fallrohr für die gleichmäßig und fein in der Flüssigkeit verteilt. Die Flüscigkeit verbunden ist, wobei die Einmündung zweite Möglichkeit besteht darin, die Aufenthaltsdes Steigrohres in der Trennkammer sich ober- 15 dauer der Gasblasen in der Flüssigkeit möglichsi halb der Einmündung des Fallrohres befindet, groß zu machen, wozu die Strömungsgeschwindigkeit dadurch gekennzeichnet, daß das der Flüssigkeit in dem Steigrohr möglichst klein geobere abgebogene Ende (3) des Steigrohres (1) halten wird.1. Device for contacting a gas for producing such a long-lasting with a circulating liquid, the closest possible contact between gas and liquid, if necessary contains a solid, two possibilities are known so far with a liquid. the Vertical riser pipe one possibility is to use the gas as much as possible for the liquid, its upper, bent finely divided into the liquid to bring the End horizontally into a contact surface between gas and liquid wedge with a gas vent See separating chamber opens out and to make its sub-io as large as possible. To do this, the gas is through res, end having a gas inlet U-shaped many fine nozzles distributed into the liquid, with one running in the vertical direction, or it is made possible by a paddle agitator Downpipe opening into the separation chamber for evenly and finely dispersed in the liquid. the Fluid is connected, whereby the confluence is the second possibility, the residence of the Riser pipe in the separation chamber is possible above the duration of the gas bubbles in the liquid half of the confluence of the downpipe is to make large, including the flow velocity characterized in that the liquid in the riser pipe geobere as small as possible will hold the bent end (3) of the riser pipe (1). und das oben ebenfalls horizontal abgebogene Beide Möglichkeiten sind jedoch mit großen Nach-and the horizontally bent above. Both options are, however, with great repercussions Ende (6) des Fallrohres (8) tangential in die zy- ao tej]en behaftet, wenn ein hoher Gasdurchsatz eifor-The end (6) of the downpipe (8) tangentially enters the cy- ao te j] en when a high gas throughput is required. lindrische Trennkammer (4) münden und daß das derlich ist. Bei einem hohen Gasdurchsatz nimmtLindrische separation chamber (4) open and that this is the case. With a high gas throughput it decreases U-förmig verbundene Steig- und Fallrohr (1,9,8) nämlich die Wahrscheinlichkeit stark zu, daß dieU-shaped connected riser and downpipe (1,9,8) namely the probability that the und deren abgebogene, obere Enden (3 bzw. 6) feinverteilten Gasblasen sich zu großen Gasblasenand their bent, upper ends (3 or 6) finely divided gas bubbles become large gas bubbles den gleichen Querschnitt besitzen. zusammenlagern, so daß die Berührungsoberflächehave the same cross-section. store together so that the contact surface 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich- 25 zwischen Gasblase und Flüssigkeit auch bei zunehnet durch ein unmittelbar unter der zylindrischen mendem Gasdurchsatz nicht größer wird. Der Wir-Trennkammer (4) angeordnetes Gefäß (18) zum kungsgrad der Kontaktierung nimmt daher mit zu-Dekantieren der Feststoff-Flüssigkeitssuspension nehmendem Gasdurchsatz stark ab. Ein großer Gasmit einem vom Boden (26) der Trennkammer (4) durchsatz hat außerdem zur Folge, daß die Wasserausgehenden Verbindungsstutzen (27, 28) und 30 säule in dem Steigrohr durch die aufsteigenden Gaseiner Rückführleitung (21) für den Feststoff zu blasen in Bewegung gesetzt wird, so daß die Gedem U-förmigen Verbindungsrohr (9) für das schwindigkeit der nach oben gerichteten Strömung Steig- und Fallrohr (1 bzw. 8). der Flüssigkeit in dem Steigrohr zunimmt und da-2. Apparatus according to claim 1, marked 25 between the gas bubble and the liquid, even when it increases is not increased by a gas flow rate immediately below the cylindrical mendem. The we-separation chamber (4) arranged vessel (18) for the degree of contacting therefore takes with decanting the gas throughput decreases sharply in the solid-liquid suspension. A great gas with one from the bottom (26) of the separation chamber (4) throughput also has the consequence that the water outgoing connection stubs (27, 28) and 30 column in the riser pipe through the ascending Gaseiner Return line (21) for blowing the solid is set in motion, so that the Gedem U-shaped connecting pipe (9) for the speed of the upward flow Riser and downpipe (1 or 8). the liquid in the riser increases and that 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- durch die Aufenthaltsdauer der Gasblasen verkürzt kennzeichnet, daß im Dekantiergefäß (18) ein ko- 35 wird. Um den Wirkungsgrad der Kontaktierung nicht nisch geformtes Gitter (29) mit der Spitze nach durch eine solche Vergrößerung der Strömungsgeoben angebracht ist, wobei der Verbindungsstut- schwindigkeit zu verschlechtern, ist es daher bei diezen (27, 28) unterhalb der Konusspitze mündet. sem bekannten Kontaktierungsverfahren erforderlich, den Durchmesser der Flüssigkeitssäule, in der3. Apparatus according to claim 2, thereby shortened by the length of time the gas bubbles remain indicates that in the decanting vessel (18) a ko- 35 will be. Not about the efficiency of the contact Niche shaped grille (29) pointed upwards by such an increase in the flow is appropriate, with the connection speed deteriorating, it is therefore with these (27, 28) opens below the cone tip. this known contacting method is required, the diameter of the column of liquid in which 40 die Gasblasen aufsteigen, stark zu vergrößern. Je hö-40 the gas bubbles rise, greatly enlarge. The higher cher also bei diesen bekannten Vorrichtungen der Gasdurchsatz war, um so größer und aufwendigerThe more the gas throughput was in these known devices, the greater and more expensive Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kon- wurde die Vorrichtung, und um so schlechter wurde taktieren eines Gases mit einer im Kreislauf geführ- der Wirkungsgrad der Kontaktierung,
ten Flüssigkeit, die gegebenenfalls einen Feststoff 45 Eine besondere Schwierigkeit trat bei den bekannenthält, mit einem in senkrechter Richtung verlaufen- ten Vorrichtungen bei hohem Gasdurchsatz auch daden Steigrohr für die Flüssigkeit, dessen oberes, ab- durch auf, daß das Gas und die Flüssigkeit am obegebogenes Ende horizontal in eine mit einem Gasab- ren Ende des Kontaktierungssteigrohres wieder gezug versehene Trennkammer mündet und dessen un- trennt werden müssen. Dazu war eine Trennkammer teres, einen Gaseinlaß aufweisendes Ende U-förmig 50 erforderlich, in der die mit dem Gas vermischte Flüsmit einem in senkrechter Richtung verlaufenden, in sigkeit mit einer möglichst großen Oberfläche prakdie Trennkammer mündenden Fallrohr für die Flüs- tisch zur Ruhe kommen konnte. Bei hohem Gassigkeit verbunden ist, wobei die Einmündung des durchsatz und damit verbundener höherer Strö-Steigrohres in der Trennkammer sich oberhalb der mungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit mußte daher Einmündung des Fallrohres befindet. 55 bei den bekannten Vorrichtungen das Volumen derThe invention relates to a device for contacting the device, and the worse the timing of a gas with a circulating efficiency of the contacting,
th liquid, which may contain a solid 45. A particular difficulty arose with the known devices, with a device running in a vertical direction at a high gas throughput, including the riser pipe for the liquid, the upper one through which the gas and the liquid at the The curved end opens horizontally into a separating chamber which is again provided with a gas barrier end of the contacting riser pipe and which must not be separated. A U-shaped end 50 with a gas inlet was required for this purpose, in which the liquid mixed with the gas could come to rest with a downpipe for the liquid table running in a vertical direction and opening into the liquid table with the largest possible surface area . Is connected with high airtightness, the confluence of the throughput and the associated higher flow riser in the separation chamber is above the flow rate of the liquid therefore the confluence of the downpipe had to be. 55 in the known devices, the volume of Eine solche Vorrichtung ist aus der deutschen Pa- Trennkammer sehr stark vergrößert werden, um eineSuch a device is very much enlarged from the German Pa separation chamber to one tentschrift 747 897 bekannt. Diese bekannte Vorrich- ungenügende Trennung von Gas und Flüssigkeit vortentschrift 747 897 known. This known device provides insufficient separation of gas and liquid tung dient zur Herstellung von Ammoniumnitrat- der Rückführung der Flüssigkeit zu vermeiden. DerThe purpose of this device is to produce ammonium nitrate to avoid recirculation of the liquid. the Lauge durch Einleiten von Ammoniakgas in SaI- Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich-Lye by introducing ammonia gas in SaI invention is based on the object of a device petersäure. Da die Reaktion des Ammoniakgases mit 60 tung zum Kontaktieren eines Gases mit einer impitric acid. Since the reaction of the ammonia gas with 60 device for contacting a gas with an im der Salpetersäure sehr schnell verläuft, können große Kreislauf geführten Flüssigkeit zu schaffen, die ins-the nitric acid runs very quickly, large circulating fluids can be created that Mengen von Ammoniakgas in die Vorrichtung einge- besondere bei hohem Gasdurchsatz wirtschaftlich ar-Quantities of ammonia gas in the device, especially with high gas throughput, are economical. leitet werden, ohne daß eine große Höhe des Steig- beitet. Die Vorrichtung soll also, auch wenn sie fürbe conducted without having to climb a great deal. The device should, even if it is for rohres erforderlich ist, um eine vollständige Reak- einen hohen Gasd?archsatz ausgelegt ist, wenig Platzpipe is required for a full reac- a high gas roof set is designed, little space tion zwischen der gasförmigen und der flüssigen 65 beanspruchen und wenig aufwendig in der Herstel-tion between the gaseous and the liquid 65 and not very expensive to manufacture Komponente zu ermöglichen. Diese bekannte Vor- lung sein. Außerdem sollen. Gas und Flüssigkeit nachEnable component. That well-known presentation. Also should. Gas and liquid richtung eignet sich jedoch nicht für die Kontaktie- dem Kontaktieren schnell und vollständig getrenntdirection is not suitable for contacting - contacting quickly and completely separately rung von Gasen und Flüssigkeiten, bei denen eine werden, so daß der Kontaktierungsprozeß nicht ver-tion of gases and liquids, in which one is, so that the contacting process does not
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